专利名称：具有得到改进的控制阀的燃料喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按在权利要求1前序部分中详细说明的类型的 用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的具有得到改进的控制阀的燃
料喷射器。
背景技术：
为了将燃料喷射到直接喷射的柴油发动机中，目前越来越多地使 用升程控制的共轨系统。在此获得这样的优点，即喷射压力可以与负 荷和转速相匹配，尤其燃料喷射器适合于此，所述燃料喷射器拥有电
磁阀，用于控制喷嘴针，其中所述喷嘴针要么直接要么间接借助于控 制室来控制，该控制室要么被置于燃料高压下，要么进行压力排空。 如果给所述控制室排空，那么所述喷嘴针就从喷嘴口上提起，使得燃 料可以进入燃烧室中。所述控制室的压力加栽或者说排空通过控制阀 进行，该控制阀可以通过电磁铁来接通，并且在给所述电磁铁通电时
通过可直线往复运动地被接纳的喷嘴针来释放密封座(Dichtsitz)， 用于至少部分地或者在喷射的持续时间里给所迷控制室排空。
所述类型的燃料喷射器的控制阀包括阀针，该阀针按照第一实施 方式要么构造为圃柱形，并且通过端面相对于阀瓣形成必需的密封 座。所述阀针的一种另外的实施方式可以通过套筒来构成，该套筒可 直线往复运动地接纳在压紧销上.关于所述阀针构造为圆柱销的实施 方式，该圆柱销延伸到阀压力室中，该阀压力室则在所述燃料喷射器 的静止状态中处于燃料高压下.所述阀压力室的排空通过所述圆柱销 的往复直线运动来进行，从而释放所述阀瓣上的密封座并且释放中心 地布置在密封座中的释放通道(Absteuerkanal)，使得所述阀压力 室可以朝释放通道中排空。仅仅通过外侧面向所述圆柱销状的阀针加
栽燃料高压，由此该阀针以液压方式得到力平衡.关于所述套筒状的 阀针的实施方式，所述燃料高压处于所述阀针的内部，从而同样仅仅 向所述阀针的壁体加栽高压，并且同样提供所述阀针的以液压方式得 到压力平衡的布置，这里在释放室中进行释放(Absteuerung)，该 释放室在外侧包围所迷阀针。此外，借助于压力弹簧向所述阀针加栽负荷，该压力弹簧将所述阀针压入密封座中，只有在激活所述电磁线 團时阀针才从所述密封座上提起，使得磁性操纵反作用于弹力。压力 平衡的阀针的使用能够实现较小的弹力、较小的磁力、较小的阀升程 以及由此较快的开关动作时间。此外，存在着改进多重喷射能力的可 能性。
但是，在控制阀的阀针的公开的布置中产生这样的问题，即所述 压力弹簧对阀针的力加栽必须设计得比较大，用于获得所要求的密封 作用。由此所述电磁铁也必须为操纵阀针而施加扩大了的力，用于反 作用于设计得刚硬的压力弹簧，结果是获得需要大结构空间的控制 阀，因为具有较大的操纵力的电磁铁占据较大的结构空间。此外，一 定发现，在所述阀针的这样的压力平衡的布置中，随着弹力加栽增加 了磨损，因为在关闭力矩中巨大的弹力使所述阀针以较大的加速度朝 阀瓣移动，用于形成密封座。除此以外，产生了冲击行为，该冲击行 为同样不仅对所述阀针的控制来说而且对参与其中的部件的磨损来
i兑都是不利的。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供用在燃料喷射器中的控制阀的阀针 的得到改进的实施方式，该控制阀实现了使用压力弹簧的较小的弹力 来操纵所述阀针并且允许使用较小的电磁铁。
该任务从按照权利要求1前序部分所述的燃料喷射器出发结合 其特征部分的特征得到解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要 求中得到说明.
本发明包括这样的技术理论，即所述阀针具有面积差，在此能够
的方向上。所述阀针的按本发明的设计方案利用通过处于高压下的燃 料向所述面积差施加的负荷加栽，从而使产生的流体的合力作为所述 阀针的关闭力朝所述密封座的方向起作用。因此，压力弹簧可以具有 较小的刚度，从而获得较小的弹力.所述通过压力弹簧引起的关闭力 加到通过燃料对面积差施加的压力加载引起的液压关闭力上，如果给 电磁铁通电，那么该电磁铁就必定反作用于较小的弹力，从而同样可 以将所述电磁铁构造得较小。由于高燃料压力，所述面积差可以设计 得较小，使得所述阀针仅仅近似得到压力平衡，并且所述面积差形成小的关闭的压力级。这允许优化阀门协调并且改进多重喷射能力。此 外，因为所述液压关闭力随着压力上升而增加，所以所述阀针的密封 座的密封性得到改进并且在所述控制阀的基本布局中不必为系统中
出现的压力振动设置余量(Vorhalt)。此外，将磨损降低到最低限 度，因为在工作压力较低时没有随高弹力出现阀门关闭.所述关闭力 取决于燃料压力的高低，从而在压力高时需要高关闭力，并且通过对 所述面积差的压力加栽来自动地提高关闭力。在燃料压力较低时所产 生的液压合力关于所述阀针朝密封座中的压力加载同样以较低的数 值表现出来。此外，在阀门打开时提高开关速度，因为在开始打开阀 门时所述液压的关闭力减小并且由此提供较大的力用于加速，用于将 所述阀针从密封座上提起。尽管电磁铁小，这种高打开力也允许阀门 与升程止挡上的大减震力相协调.由此，能够优化打开运动。此外， 同样可以在关闭密封座中的阀针时改进减震性能，因为为关闭阀针仅 仅需要微小的弹力，所以在放置到阀瓣上的密封座上时的沖击能量仅 仅释放少量沖击能量。此外，在针座(Nadelsite)的关闭状态中，阻 止阀门再度打开的液压关闭力起作用。
利用所述阀针及所述电磁铁的电枢的具有总体上较小的活动的 质量的单构件的结构结合按本发明的面积差，可以实现各次喷射的非 常短的时间间隔，因为能够不依赖于燃料的回流条件来最佳地调节开 关动态性.
按照所述阀针的第一实施方式，该阀针具有圓柱销状的带有销直 径的外形，该外形为在相对于密封座密封的端部的区域中形成面积差 变为大于所述销直径的密封直径.由此呈现出所述阀针的第一实施方 式，该阀针构造为圆柱销的外形并且通过端面沿运动方向相对于所述 阀瓣密封.所述面积差通过所述圆柱销的在用燃料高压加载的阀压力 室的区域中的较大的直径来获得，从而可以通过环形的面积差朝密封 座的方向进行压力加栽.
有利的是，所述控制阀具有与阀压力室邻接的阀门件，其中所述 阀针可往复直线运动地至少在所述阀门件中导引并且其中所迷阀针 的起密封作用的端部的区域从所述阀门件延伸到所述阀压力室中。在 此，通过所述阀门件对所述阀针的导引没有限制在该阀门件上，而是 可以导引到所述电磁铁内部的其它部件中.所述阀门件可以至少部分地具有凹处或者说空腔，并且与所述阀瓣邻接。该空腔形成所述阀压 力室，该阀压力室通过流体通道与用于控制喷嘴针的控制室相连接. 所述阀压力室将所述圆柱销状的阀针的区段包围，从而在完整的圆周 上通过外侧面向该阀针加栽燃料高压。有利的是，在所述阀瓣中在密 封座内部按照与所述阀针的延长线同心的方式构造释放通道，从而在 将所述阀针从密封座上提起时，所述阀压力室以及由此所述控制室能 够朝所述释放通道中排空.所述阀压力室与用于控制喷嘴针的控制室 之间的连接可以包括节流阀，用于有控制地使所述阀控制室排空。所 述释放通道与燃料回流通道相连接，在该燃料回流通道中存在着明显 更低的燃料压力，从而能够使所述阀压力室朝所述释放室中排空.所 述密封座构造为环形的密封座，并且同心地将所述释放通道包围，从
压力室流体地分开。 、、'》、-、'
在所述阀针的一种另外的实施方式中，该阀针构造为套筒形，其 中具有指定的销直径的压紧销延伸穿过所述阀针并且在往复直线运 动中密封地导引所述阀针。按照所述阀针的第二实施方式，该阀针将 相对于喷射器本体固定布置的压紧销包围，其中所述阀针具有孔，所 述压紧销延伸到所述孔中并且密封地导引所述阀针，但是，所述压紧 销没有在整个长度上延伸穿过所述阀针，其中所述阀针中的孔在该阀 针的整个高度上延伸。但是，在所述阀针的密封座的区域中，所述孔 具有较小的直径，从而通过直径差在所述阀针上形成按本发明的面积 差，按照所述燃料喷射器的这种实施方式，通过关于所述压紧销的延 伸方向中心地延伸的流体通道使所述控制室与阀针内部的压力室进 行流体连接，因此所迷流体通道中心地在密封座中从所述阀瓣中引 出，从而在所述密封座关闭时所述控制室留在高压下，所述阀针内部 的封闭的空间由所述阀针及压紧销的端面构成。所述阀针本身接纳在 释放室的内部，该释放室构成低压区域并且与释放通道一起用于导回 燃料的控制量。如果所述阀针从密封座上提起，那就在所述流体通道 和释放室之间建立流体连接，从而使所述流体通道可以朝所述释放室 中排空并且由此朝所述释放通道中排空。如果结束所述电磁铁的通 电，那么所迷压力弹簧就将所述阀针再度朝密封座挤压，使得所述释 放室重新与所述流体通道流体分开，所述阀针在此在所述密封座的区域中具有密封直径，该密封直径小于所述销直径并且由此也小于所述 阀针中的孔。由此构成所述面积差，从而通过燃料的高压对所述面积 差施加的负荷加栽将所述阀针朝密封座挤压。
按照所述两种构造为不同类型的阀针可以表明，虽然所述面积差 优选可以通过所述阀针在燃料高压室的区域中的直径差来构成，其中 本发明不局限于通过直径差来构成面积差.更确切地说，在本发明的 意义上每种任意的几何结构都是可以的，所述结构向所述阀针施加较 小的力，用于将该阀针压入密封座中。此外，流体加栽不必强制地从 所述高压室的方向进行，使得所述面积差也可以延伸到低压区域里 面，并且通过低压进行的压力加栽同样可以将力施加到所述阀针上。 但是优选通过高压区域来进行压力加栽。
所述燃料喷射器的控制阀不局限于构造为电磁阀的结构，而是此 外可以构造为压电执行机构操纵的阀。
下面与本发明的优选的实施例的说明一起借助于附图对其它的
改进本发明的措施进行详细介绍。其中
图l是燃料喷射器的示意图，其中控制阀的阀针具有圆柱销状的 外形；以及
图2是燃料喷射器的示意图，该燃料喷射器具有构造为套筒形的
阀针，所述阀针围绕着压紧销延伸。
具体实施例方式
图1示出了按本发明的燃料喷射器1的横截面视图的示意图.所 示出的燃料喷射器1包括喷射器本体2，该喷射器本体2逐渐变为喷 嘴体3。在所述喷射器本体2的内部以及在所述喷嘴体3中可往复直 线运动地接纳着喷嘴针4，其中设置在所述喷嘴体3中的喷射口 5通 过所述喷嘴针4的升程得到释放，用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室 中。燃料通过高压存储器20来提供，该高压存储器20通过高压管路 21将燃料输送给设在所述喷射器本体2内部或者说喷嘴体3内部的 高压室22。通过通道结构23将燃料导送到喷射口 5的前面，从而仅 仅所述喷嘴针4的小往复直线运动就释放所述喷射口并且燃料可以 从所述喷射口 5中排出。控制室6用于控制所述喷嘴针4的往复直线 运动，可以通过节流阀24向该控制室6充填处于高压之下的燃料。所述控制室6不仅受到喷嘴针4的端面的限制而且受到阀瓣14的限 制。通过密封團25对所述控制室6进行侧面限制，该密封團25借助 于压力弹黃26朝所述阀瓣14的下平面挤压.
所述阀瓣14具有流体连接13，该流体连接13同样包括节流阀， 该流体连接13汇入阀压力室12中，该阀压力室12在所述燃料喷射 器1的静止状态中同样处于燃料高压下。
所述阀压力室12由阀门件11内部的几何造型构成，其中所述阀 门件11与所述阀辦14邻接并且在所述燃料喷射器1的上面的区域中 连接着电磁铁27,阀针7从阀压力室12 —直延伸到所述电磁铁27 中，该阀针7能够借助于电磁铁27沿升程方向运动，在所迷燃料喷 射器l的静止状态中，没有给所述电磁铁27通电，从而所迷阀针7 处于该阀针7与密封座8邻接的位置中。所述密封座8通过所述阀瓣 14的表面构成，其中所述阀针7的端部的几何构造构成朝向阀瓣14 的环形接触面，从而产生密封座8。由此所述阀压力室12相对于释 放通道15密封，该释放通道15中心地在所述密封座8的内部延伸到 该阀压力室里面。如果给所述电磁铁27通电，那么所述阀针7就以 往复直线运动的方式离开所述阀瓣14，从而打开所述密封座8。在由 此形成的打开状态中，所述阀压力室12可以朝所述释放通道15中排 空，使得所述控制室6通过所述流体连接13同样排空。通过所述控 制室6中的压力降，所述喷嘴针4可以从喷射口 5上提起，从而喷射 燃料。如果结束电磁铁27的通电，那么所述阀针7再度朝所述阀瓣 14运动，从而重新形成密封座8。在这过程中将所述阀压力室12再 度置于燃料高压下，使得所述控制室6同样又处于高压下。由此重新 关闭所迷喷嘴针4。
所迷电磁铁27包括压力弹簧28，该压力弹簧28朝所述密封座8 的方向向所述阀针7加载力。在此，所述阀针7与电枢板(Ankerplatte) 29 —起构成，从而通过所述压力弹簧28 —起向所述电枢板29及阀 针7加载力。
按本发明，所述阀针7具有大于销直径9的密封直径10,所述销 直径9在所述阀门件11内部的区段中形成密封座，从而除了流体密 封之外沿升程方向导引所述阀针7。此外，通过所述密封座对处于所 述阀针7和阀门件1之间的阀压力室12进行密封。在所述阀针7的延伸到阀压力室12中的部分区段上，仅仅在外侧面上向所述阀针7 加栽压力，从而首先产生所迷阀针7的压力平衡的布置，但是，通过 在所述密封直径10和销直径9之间的直径差在所迷阀针7上产生面 积差，该面积差朝所述密封座8的方向向所述阀针7加栽力。通过在 所述阀压力室12内部所述面积差的高压加栽，用一个力使所迷阀针 7运动到所述密封座8中或者说将其保持在所述密封座8中，因而所 述压力弹簧28仅仅具有微小的刚度。此外，所述电磁铁27相应地设 计得较小，因为该电磁铁仅仅必须反作用于所述压力弹簧28的微小 弹力。为了将所述阀针7从密封座8中提起，虽然产生的合力必须通 过压力加栽的面积差来克服，但是这个力在所述阀针7的接下来的升 程中不再起作用，因而所述电磁铁27不必反作用于流体的力.按本 发明，由此对所述阀针7的动态特性进行了优化，从而可以使用具有 较小的弹力的压力弹簧28，此外具有较小的磁力的电磁铁27就已够 用。
图2示出了按本发明的燃料喷射器的一种另外的实施例，在此同 样示意示出该燃料喷射器的横截面。该燃料喷射器包括喷射器本体2， 该喷射器本体2逐渐变为喷嘴体3，其中喷嘴针4在所述喷射器本体 2内部或者说喷嘴体3中导引。所述喷嘴针4抵靠着喷嘴体3内部的 喷射口 5,从而通过高压存储器20通过高压管珞21在喷嘴体3中提 供的燃料可以通过所述喷射口 5排出。在此，燃料首先通过高压管路 21或者说通过所连接的高压通道导入收集室(Sammelraum) 30中， 使得该收集室30处于燃料高压下。如果所述喷嘴针4从喷射口 5上 提起，那就释放这些喷射口 5并且燃料可以到达燃烧室中.
所述喷嘴针4的往复直线运动通过控制室6来控制，该控制室6 受到所述喷嘴针4的端面的限制。所述喷嘴针4在导引体32中导引， 在该导引体32中加入节流阀31。处于高压之下的燃料通过该节流阀 31进入控制室6中，使得对该控制室6以燃料高压进行填充，该控 制室6通过流体通道18与所述燃料喷射器1的控制阀相连接，由此 能够暂时对该控制室6进行排空。在流体通道18中加入另外的节流 阀33，用于在该流体通道18内部限制燃料流量的大小，并且由此用 于控制所述喷嘴针4的往复直线运动的速度。
所述控制阀包括电磁铁27，用于触发阀针7。如果给所述电磁铁27通电，那就克服压力弹簧28的弹力将所述阀针7置于往复直线运 动之中。按照本实施例，所述阀针7构造为套筒形，其中一个孔延伸 穿过所述阀针7。在该孔中加入压紧销16，该压紧销16静止地与所 述电磁铁27相连接或者说置入所述喷射器本体2中。该压紧销16仅 仅在局部区域中延伸到所述阀针7的里面，使得在所述阀针7内部的 贯通的孔形成受到所述压紧销16的端面限制的空间。所述流体通道 18关于所述压紧销16同心地延伸到在阀针内部形成的空间里面，其 中可以使所述阀针7抵靠着阀瓣14,从而构成密封座8.如果没有给 所述电磁铁27通电，那么所述压力弹簧28就将阀针7朝阀瓣14挤 压，用于形成密封座8。所述阀针7被接纳在释放室19的内部，该 释放室19与释放通道15相连接并且因此没有处于燃料高压之下。如 果所述阀针7因给电磁铁27通电而从所述密封座8上提起，那么所 述控制室6就能够通过流体通道18来排空。如果结束电磁铁27的通 电，那么所述压力弹簧28就重新将阀针7朝所述阀瓣14的界面挤压， 从而又形成密封座8并且又将所述流体通道18与释放室19分开.
所述阀针7在所述孔的区域中的几何构造产生了密封直径17， 该密封直径17小于所述压紧销16的销直径9。由此产生按本发明的 面积差，通过处于高压之下的燃料向该面积差加栽负荷，如此构成所 述面积差，从而通过流体的压力加栽将阀针7朝密封座8挤压。由此 支持所述压力弹簧28的力作用，使得该压力弹簧28以及电磁铁27 也可以按照所述燃料喷射器1的这种实施方式构造得较小并且形成 上面早已提到的优点。
本发明在其实施方面不局限于上面所说明的优选的实施例.更确 切地说可以设想多种变型方案，所述变型方案即使在基本上构造为其 它类型的实施方式中利用所示出的解决方案.比如可以设想，按本发 明的解决方案原则上也可以用于高压区域中的其它需要类似控制阀 的部件.这样的用于将燃料喷射到燃烧室中的控制阀一同具有以直线 往复运动的方式导引的阀针，所述阀针能够相对于密封座运动，用于 在将所述阀针从密封座上提起时使压力室卸栽到燃料回流通道中，其 中所述阀针具有所述面积差，通过该面积差能够向所述阀针加载燃料 压力并且将其保持在朝向密封座的方向上。
权利要求
1.用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器(1)，包括可往复直线运动地在喷射器本体(2)中和/或喷嘴体(3)中导引的用于释放和/或关闭至少一个设置在喷嘴体(3)中的喷射口(5)的喷嘴针(4)，其中所述喷嘴针(4)的运动能够通过与控制室(6)共同作用的控制阀来控制，并且所述控制阀具有可往复直线运动地被导引的阀针(7)，该阀针(7)能够相对于密封座(8)运动，用于在将该阀针(7)从密封座(8)上提起时使所述控制室(6)朝燃料回流通道(8)中排空，其特征在于，所述阀针(7)具有面积差，通过该面积差能够向所述阀针(7)加载燃料压力并且将该阀针(7)保持在朝向所述密封座(8)的方向上。
2. 按权利要求1所述的燃料喷射器(1),其特征在于，所述阀针(7)具有圃柱销状的带有销直径(9)的 外形，该外形为在相对于所述密封座(8)密封的端部的区域中形成 面积差变为大于所述销直径(9)的密封直径(10)。
3. 按权利要求1或2所述的燃料喷射器(1)， 其特征在于，所述控制阀具有与阀压力室(12)邻接的阀门件(11)，其中所述阀针(7)至少在所述阀门件(11)中导引并且所 述阀针(7)的起密封作用的端部的区域从所述阀门件(11)延伸到 所述阀压力室(12)中。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的燃料喷射器(1), 其特征在于，所述阀压力室(12)与所述控制室(6)进行流体连接，其中所述流体连接(13)构造在形成所述密封座(8)的阀瓣 (14)中，
5. 按前述权利要求中任一项所述的燃料喷射器(1)， 其特征在于，在所述阀瓣(14)中在所述密封座(8)的内部按照与所述阀针(7)的延长线同心的方式构成释放通道(15)，从而 在将所述阀针(7)从密封座(8)上提起时所述阀压力室(12)以及 由此所述控制室(6)能够朝所述释放室(15)中排空.
6. 按权利要求1所述的燃料喷射器(1)，其特征在于，所述阀针(7)构造为套筒形并且具有销直径(9)的压紧销(16)延伸穿过所述阀针(7)并且所述阀针(7)密封地在 所述压紧销(16)上导引，
7. 按权利要求6所述的燃料喷射器(1)，其特征在于，所述销直径(9)大于构造在所述阀针(7)上的密 封直径(17)，用于形成所述面积差.
8. 按权利要求6或7所述的燃料喷射器(1)， 其特征在于，借助于所述密封座(8)在与所述阀针(7)的作用连接之中能够将与所述控制室(6 )处于流体连接之中的流体通道(18 ) 相对于释放室(19)密封，其中所述阀针(7)接纳在释放室(19) 中。
9. 按前述权利要求中任一项所述的燃料喷射器(1)， 其特征在于，所述控制阀是电磁阀。
10. 按前述权利要求中任一项所述的燃料喷射器(1)， 其特征在于，所述控制阀是压电执行机构操纵的阀。
全文摘要
本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器(1)，该燃料喷射器(1)包括可往复直线运动地在喷射器本体(2)和/或喷嘴体(3)中导引的喷嘴针(4)，该喷嘴针(4)用于释放和/或关闭至少一个设置在所述喷嘴体(3)中的喷射口(5)，其中所述喷嘴针(4)的运动能够通过与控制室(6)共同作用的控制阀来控制，并且所述控制阀具有可往复直线运动地得到导引的阀针(7)，该阀针(7)能够相对于密封座(8)运动，用于在将所述阀针(7)从所述密封座(8)上提起来时使所述控制室(6)朝燃料回流通道(8)中排空，其中所述阀针(7)具有面积差，通过该面积差能够向所述阀针(7)加载燃料压力并且将所述阀针(7)保持在朝向所述密封座(8)的方向上。
文档编号F02M47/02GK101636578SQ200880007544
公开日2010年1月27日 申请日期2008年1月30日 优先权日2007年3月9日
发明者H·-C·马格尔 申请人:罗伯特·博世有限公司